JPH0429060Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、大、小の容量をもつターボ過給機が
並列に配設されたターボ過給機付エンジンにおい
て、大、小の容量をもつターボ過給機の切換え時
の過渡特性が改善されるターボ過給機付エンジン
に関するものである。

従来の技術 従来における大、小の容量をもつターボ過給機
が並列に配設され、これらターボ過給機の作動切
換により中速高負荷領域、高速高負荷領域及び低
速高負荷領域等、総てのエンジン状態に対応した
給気を有効に出来るようにした大、小容量ターボ
過給機付エンジンに関しては、先に出願した実願
昭61−27843号で記載された考案が存在する。

上記の考案は、大、小容量のターボ過給機を並
列に配設し、各々のターボ過給機のタービンとエ
ンジン間に開閉切換弁を介在させた排気ガス通路
が設けられ、また、各タービンにより作動させら
れる各々のコンプレツサより上記エンジンに給気
する逆止弁を介在させた給気通路が設けられたも
のであつて、上記開閉切換弁が開閉切換された結
果、小容量ターボ過給機のみの作動で発進時及び
低速高負荷領域を、大容量ターボ過給機のみの作
動で中速高負荷領域を、そして、大、小容量ター
ボ過給機を共に作動させて高速高負荷領域を、等
のエンジンの回転数及び負荷にマツチングした３
段階領域の給気が可能とされたターボ過給機付エ
ンジンであつた。

以下、第１図に基いて、従来のターボ過給機付
エンジンを説明すると、１′は大容量ターボ過給
機、２′は小容量ターボ過給機であつて、これら
大、小容量のターボ過給機を並列に配設し、大容
量ターボ過給機１′がエンジン３′よりの開閉切換
弁４′を経て流れる排気ガスでタービン５′を回転
させ、該タービン５′と連動するコンプレツサ
６′が作動させられることにより上記エンジン
３′に逆止弁７′を経由させて大容量の給気がさ
れ、また小容量ターボ過給機２′においても、エ
ンジン３′より開閉切換弁８′を経て流れる排気ガ
スでタービン９′を回転させて連動するコンプレ
ツサ１０′が作動させられ、該コンプレツサ１
０′によりエンジン３′に逆止弁１１′を経由させ
て小容量の給気がなされたものであつた。

そして、エンジンの回転数及び負荷状態にマツ
チングした給気が開閉切換弁４′，８′の開閉切換
によつて可能とし、エンジン３′よりの排気ガス
によるタービンの回転が小容量ターボ過給機２′
のみにした時には車両発進時及び低速高負荷領域
での運転をし、大容量ターボ過給機１′のみにし
た時には中速高負荷領域での運転をさせて、ま
た、大容量ターボ過給機１′と小容量ターボ過給
機２′の両者を共に回転作動させた時には高速高
負荷領域での運転をさせた。

以上の大、小容量ターボ過給機付エンジンのエ
ンジンの回転数Ne及び負荷トルクＴに関しての
運転領域を図示すると、第２図に示す如く３段階
領域に分けられ、発進時及び低速高負荷領域であ
る領域「小」が小容量ターボ過給機のみで運転さ
れ、中速高負荷領域である領域「大」が大容量タ
ーボ過給機のみで運転され、また高速高負荷領域
である領域「小＋大」が大、小容量ターボ過給機
の両者を共に運転された時である。そして、エン
ジンの回転数及び負荷状態にマツチングした給気
が大、小容量よりなるターボ過給機の開閉切換弁
４′，８′の開閉切換で行なわれていた。

考案が解決しようとする問題点 ところが、従来の大、小容量をもつたターボ過
給機付エンジンでは発進時及び低速高負荷領域、
中速高負荷領域、そして高速高負荷領域及び部分
負荷領域などのエンジンの回転数及び負荷状態に
対応する給気が大容量ターボ過給機１′と小容量
ターボ過給機２′とを各々の開閉切換弁４′，８′
の開閉切換で可能としていたが、その開閉切換弁
の開閉切換が一方のターボ過給機のみ作動させて
いた状態から他方のターボ過給機を作動させるよ
うにした場合、他方のターボ過給機の回転してい
なかつたタービンを正常な回転にまでさせるには
時間を要してブースト圧の立上がりが遅れ、応答
性がよくなかつた。

例えば、小容量ターボ過給機２′のみの過給で
発進時及び低速高負荷領域の運転がされていた状
態から中速高負荷領域である大容量ターボ過給機
１′のみの運転に切換えた場合、開閉切換弁４′が
開弁されても、回転されていなかつた大容量ター
ボ過給機１′のタービン５′が正常に回転するまで
には開閉切換弁４′からタービン５′に至るまでエ
ンジン３′よりの排気ガスが到達するまでの時間
を要し、切換時のブースト圧の立上りが遅れ、応
答性が悪かつた。

そこで、本考案は、大、小容量ターボ過給機を
並列に配設したターボ過給機付エンジンにおい
て、一方のターボ過給機のみ作動している場合、
コンプレツサのブースト圧或いはエンジンの回転
数等によりそのターボ過給機の後方排気ガス通路
を絞り弁で絞ることによつて絞られたターボ過給
機の後方圧力が高くなるため逆止弁が開き排気ガ
スの一部が他方のターボ過給機の前方排気ガス通
路へ流れ、開閉切換弁により作動するターボ過給
機を切換える前にあらかじめタービンを回転させ
ることによつて大、小容量ターボ過給機の切換時
の過渡応答性を改善することを目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本考案は、大、小容
量ターボ過給機を並列に配設し、各ターボ過給機
の開閉切換弁でその開閉切換がされることにより
発進時、低速高負荷領域、中速高負荷領域及び高
速高負荷領域などエンジン状態にマツチングした
給気が行えるようにした大、小容量ターボ過給機
付エンジンにおいて、一方のターボ過給機の前方
排気ガス通路と他方のターボ過給機の後方排気ガ
ス通路とを結ぶバイパス通路をそれぞれ設けると
共に、該バイパス通路には他方のターボ過給機の
後方排気ガス通路から一方のターボ過給機の前方
排気ガス通路へ排気ガスを導びく逆止弁をそれぞ
れ設け、またターボ過給機の後方排気ガス通路の
バイパス通路開口より下方には各ターボ過給機の
排気ガスの流量を絞るための絞り弁を設けたこと
を特徴とするターボ過給機付エンジンである。

作 用 そして、本考案は前記の手段により、小容量タ
ーボ過給機のみの作動で発進時及び低速負荷領域
で運転されていたものを中速高負荷領域の運転に
するためには、大容量ターボ過給機の開閉切換弁
を開弁させてそのタービンが回転させられるが、
その切換の過渡期にコンプレツサのブースト圧或
いはエンジンの回転数等により小容量ターボ過給
機の後方排気ガス通路を絞り弁で絞ることによつ
て小容量ターボ過給機の後方圧力が高くなり所定
圧以上になるとバイパス通路の逆止弁を開き、排
気ガスの一部が小容量ターボ過給機側から大容量
ターボ過給機側へ流れて、開閉切換弁で切換える
前にあらかじめ大容量ターボ過給機のタービンを
回転することによつて、小容量ターボ過給機によ
る発進時及び低速高負荷領域から大容量ターボ過
給機による中速高負荷領域への切換え作動での過
渡期のブースト圧の立上がりの遅れをなくし、応
答性の改善がなされる。

また、大容量ターボ過給機のみの作動で中速高
負荷領域で運転されていたものを高速高負荷領域
の運転にするためには、大容量ターボ過給機の開
閉切換弁の開弁と共に小容量ターボ過給機の開閉
切換弁を開弁させてそのタービンも回転させる
が、その切換の過渡期にコンプレツサのブースト
圧或いはエンジンの回転数等により大容量ターボ
過給機の後方排気ガス通路を絞り弁で絞ることに
よつて大容量ターボ過給機の後方圧力が高くな
り、所定圧以上になるとバイパス通路の逆止弁を
開き、排気ガスの一部が大容量ターボ過給機側か
ら小容量ターボ過給機側へ流れて、開閉切換弁で
切換える前にあらかじめ小容量ターボ過給機のタ
ービンを回転させ、その後、開閉切換弁を開弁さ
せて大、小容量ターボ過給機を作動させて高速高
負荷領域の運転をおこなうため、大容量ターボ過
給機による中速高負荷領域から大、小容量ターボ
過給機による高速高負荷領域への切換え作動での
過渡期のブースト圧の立上がりの遅れがなくなり
応答性がよくなる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基いて説明す
ると、第３図に示す如く、１は大容量ターボ過給
機、２は小容量ターボ過給機であつて、これら
大、小容量ターボ過給機を並列に配設し、エンジ
ンからの排気ガス１４で小容量ターボ過給機２の
タービン９が回転させられると、それと連動する
コンプレツサ１０の作動でエンジンへ給気通路に
よつて給気１５され、また大容量ターボ過給機１
のタービン５が回転させられるとそれと連動する
コンプレツサ６の作動でエンジンへ給気通路によ
つて給気１６される。大、小容量ターボ過給機
１，２の各々にはタービン５，９に排気ガス１４
を送るための前方排気ガス通路７，１１が設けら
れ、それぞれの前方排気ガス通路７，１１の入口
には排気ガス１４の流入を切換える開閉切換弁
４，８が設けられている。これらの開閉切換弁
４，８の切換えで大、小容量ターボ過給機１，の
運転がなされ、小容量ターボ過給機２のみの作動
で発進時及び低速高負荷領域のエンジンの給気を
し、大容量ターボ過給機１のみの作動で中速高負
荷領域のエンジンの給気をし、また、大、小容量
ターボ過給機１，２を共に作動させることによつ
て高速高負荷領域のエンジンの給気がされること
になる。

さらに、小容量ターボ過給機２の前方排気ガス
通路１１と大容量ターボ過給機１の後方排気ガス
通路１３とを連絡するバイパス通路１８を設ける
とともに、該バイパス通路１８の途中には排気ガ
ス１４を一方向にだけ流す逆止弁２０を設けて、
大容量ターボ過給機１の後方排気ガス通路１３の
圧力が所定圧より高くなつた時に、排気ガスの一
部を小容量ターボ過給機２側へ逃すようになつて
いる。また、大容量ターボ過給機１の前方排気ガ
ス通路７と小容量ターボ過給機２の後方排気ガス
通路１３とを連絡するバイパス通路１７を設ける
と共に、該バイパス通路１７の途中には排気ガス
１４を一方向にだけ流す逆止弁１９を設けて、小
容量ターボ過給機２の後方排気ガス通路１３の圧
力が所定圧より高くなつた時に、排気ガスの一部
を大容量ターボ過給機１側へ逃がすようになつて
いる。大、小容量ターボ過給機１，２の後方排気
ガス通路１３は合流され、合流個所にはコンプレ
ツサのブースト圧或いはエンジンの回転数等によ
り作動される絞り弁１２が設けられ、後方排気ガ
ス通路１３を各ターボ過給機から流れる排気ガス
の流量を絞り弁１２で絞ることによつて排気ガス
１４の一部をバイパス通路１７，１８の逆止弁１
９，２０を介して前方排気ガス通路７，１１のい
ずれかへ流すことができる。

次に、この実施例の動作を説明すると、第３図
の如く、小容量ターボ過給機の開閉切換弁８が開
弁されており、エンジンの排気ガス１４は前方排
気ガス通路１１を通つて小容量ターボ過給機２の
タービン９を回転させ、後方排気ガス通路１３の
絞り弁１２が実線の状態であると、小容量ターボ
過給機２のみの作動で発進時及び中速高負荷領域
の運転がされることになる。この状態から中速高
負荷領域の運転を行う場合、コンプレツサ１０の
ブースト圧或いはエンジンの回転数が所定値を越
えた時に絞り弁１２を一点鎖線イで示す方向に動
かし排気ガス１４の流量を絞ると、タービン９と
絞り弁１２との間の圧力が高くなり、所定圧以上
になるとバイパス通路１７の逆止弁１９が開いて
排気ガス１４の一部を大容量ターボ過給機１の前
方排気ガス通路７へ流して大容量ターボ過給機１
のタービン５を緩く回転させる。しかし、このタ
ービン５の回転はコンプレツサ６での給気を過給
するほどの能力はない。中速高負荷領域の運転が
される大容量ターボ過給機１を作動させるために
はその開閉切換弁４が開弁されて排気ガス１４が
前方排気ガス通路７へ送られると、大容量ターボ
過給機１のタービン５が回転されてコンプレツサ
６の作動でエンジンへ給気１６される。大容量タ
ーボ過給機１のタービン５はバイパス通路１７を
通つた排気ガスで緩くあらかじめ回転されていた
ため正常な回転に至までの時間が短縮され、小容
量ターボ過給機２から大容量ターボ過給機１への
切換時のブースト圧の立上りが速く、応答性がよ
くなる。

なお、開閉切換弁８の閉じ動作及び絞り弁１２
の実線位置への戻り動作はタービン５の回転がス
ムーズに行われるように適宜調整される。

また、開閉切換弁８を閉弁されて開閉切換弁４
が開弁されて大容量ターボ過給機１のみを作動さ
せて中速高負荷領域の運転がされていた場合、排
気ガス１４は前方排気ガス通路７を通つて大容量
ターボ過給機１のタービン５を回転させており、
タービン５と連動するコンプレツサ６が回転させ
られてエンジンへ給気１６を行つている。このと
き、タービン５の下流の後方排気ガス通路１３の
絞り弁１２は実線の位置となつて排気ガス１４へ
の抵抗とはならないように位置している。この状
態から高速高負荷領域の運転を行う場合について
は、コンプレツサ６のブースト圧或いはエンジン
の回転数が所定値を越えた時に絞り弁１２が一点
鎖線ロで示す方向に動かされて排気ガス１４の流
量を絞られると、タービン５と絞り弁１２との間
の圧力が高くなり、所定圧以上になるとバイパス
通路１８の逆止弁２０が開いて排気ガスの一部を
小容量ターボ過給機２の前方排気ガス通路１１へ
流して小容量ターボ過給機２のタービン９を緩く
回転させる。ところがこのタービン９の回転はコ
ンプレツサ１０での給気を過給するほどの能力は
ない。そこで、高速高負荷領域の運転がされるた
めに、大容量ターボ過給機１と小容量ターボ過給
機２の両者を作動させるには、開閉切換弁８を開
弁させて排気ガス１４が前方排気ガス通路１１へ
送られると小容量ターボ過給機２のタービン９が
回転させられて、そのコンプレツサ１０の作動で
エンジンへ給気１５される一方、中速高負荷領域
での大容量ターボ過給機も引き続いて運転され、
そのタービン５の回転によるコンプレツサ６の作
動でエンジンへの給気１６がされる。そして、小
容量ターボ過給機２のタービン９はバイパス通路
１８を通つた排気ガスで緩くあらかじめ回転され
ていたため正常な回転に至るまでの時間が短縮さ
れ、大容量ターボ過給機１から大、小容量ターボ
過給機１，２を共に作動させる切換時のブースト
圧の立上りを速くさせ応答性がよくなる。

考案の効果 以上の結果、本考案は発進時、低速高負荷領
域、中速高負荷領域、高速高負荷領域及び部分負
荷領域の総てのエンジン状態に対応する給気を、
大、小容量ターボ過給機の作動切換で可能とした
上、その切換時における一方のターボ過給機から
他方のターボ過給機へ排気ガスの一部を流入さ
せ、回転していなかつたターボ過給機のタービン
をあらかじめ回転させておくためにバイパス通路
を設けることによつて、そのタービンが正常な回
転になるまでの時間を短縮し、その過渡特性を改
善して切換時のブースト圧の立上りを速め、応答
性が向上されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来にある大小容量ターボ過給機付
エンジンの概略図、第２図は大小容量ターボ過給
機付エンジンの回転数に対する負荷の関係を示す
特性図、第３図は、本考案の大小容量ターボ過給
機の構造図である。 １，１′……大容量ターボ過給機、２，２′……
小容量ターボ過給機、３′……エンジン、４，
４′，８，８′……開閉切換弁、５，５′，９，
９′……タービン、６，６′，１０，１０′……コ
ンプレツサ、７，１１……前方排気ガス通路、１
２……絞り弁、１３……後方排気ガス通路、１４
……排気ガス、１５，１６……給気、１７，１８
……バイパス通路、１９，２０……逆止弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 大、小容量ターボ過給機を並列に配設し、各タ
   ーボ過給機の開閉切換弁でその開閉切換がされる
   ことにより発進時、低速高負荷領域、中速高負荷
   領域及び高速高負荷領域などエンジン状態にマツ
   チングした給気が行えるようにした大、小容量タ
   ーボ過給機付エンジンにおいて、一方のターボ過
   給機の前方排気ガス通路と他方のターボ過給機の
   後方排気ガス通路とを結ぶバイパス通路をそれぞ
   れ設けると共に、該バイパス通路には他方のター
   ボ過給機の後方排気ガス通路から一方のターボ過
   給機の前方排気ガス通路へ排気ガスを導びく逆止
   弁をそれぞれ設け、またターボ過給機の後方排気
   ガス通路のバイパス通路開口より下方には各ター
   ボ過給機の排気ガスの流量を絞るための絞り弁を
   設けたことを特徴とするターボ過給機付エンジ
   ン。